清华大学《AFM》：3D打印模板导向组装多尺度石墨烯结构

成果简介

从纳米尺度到宏观尺度的不同层次结构的组装产生了性能卓越的材料。

本文，清华大学-伯克利深圳学院成会明、丘陵团队在《Adv.Funct.Mater》期刊发表名为“3D Printed Template-Directed Assembly of Multiscale Graphene Structures”的论文，研究一种通过结合3D打印和自组装来制备从纳米到宏观的多尺度结构的策略。使用石墨烯作为模型前体制备了具有至少五个不同级别的相同结构的多尺度石墨烯结构 (MSGS)。使用3D打印模板导向组装，我们能够使用数字光处理 (DLP) 在中尺度到宏观尺度上定制结构，并通过自组装方法在纳米尺度到微米尺度上改变结构。结果表明，通过对结构的精心设计，可以产生许多非凡的特性，包括超低密度 (≥0.08mg cm –3)，以及超高刚度和可压缩性（从 95% 应变完全恢复）。该方法不仅为纳米材料组装提供了在宽长度尺度上的多样化结构控制，而且还显示了针对不同应用改变结构特性的可能性。

图文导读

图1、MSGSs的制备过程和微观和宏观尺度的结构演示

图2、具有七个数量级大小的可控特征的MSGS结构

图3、MSGSs的可调模量和弹性

图4、MSGS 的多功能性。

小结

我们使用 3D 打印模板导向组装方法生产了一系列具有从纳米到厘米（超过七个数量级）的五个可识别结构级别的 MSGS。结合3D打印和自组装技术表明了通过合理设计不同纳米材料的多长度尺度结构来实现特性定制的可能性，可用于无数应用。

文献：https://doi.org/10.1002/adfm.202105879